技術領域

本發明涉及一種基于智能電網的配電網自愈控制系統和方法，屬于計算機、電力領域。

背景技術：

電網的自愈（Self Healing）是指其在無需或僅需少量的人為干預的情況下，利用先進的監控手段對電網的運行狀態進行連續的在線診斷與評估，及時發現并快速調整，消除故障隱患；在故障發生時，能夠快速隔離故障、自我恢復，不影響用戶的正常供電或將故障影響降至最小。就像人體的免疫功能一樣，自愈使電網能夠抵御并緩解各種內外部危害（故障），保證電網的安全穩定運行和供電質量。

隨著配電自動化的高速發展，配電網自愈功能越來越受到電網建設者重視，加大了在“配電網自愈”方面的投入和建設，并在很多配電自動化系統的招標方案里明確提出了“配電網自愈”的功能要求。

配電網自愈控制是面向智能配電網，以傳感采集和通信技術為媒介，以數據挖掘與狀態監測、電網預警為基礎，以狀態評估和分析決策為核心，以控制設備為手段，實現對系統的優化運行、風險預防、故障處置。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的技術方案提供了一種基于智能電網的配電網自愈控制系統和方法，在饋線自動化的基礎之上，結合配電網狀態估計和潮流計算等分析的結果，自動診斷配電網當前所處的運行狀態，并進行控制策略決策，實現對配電網一、二次設備的自動控制，消除配電網運行隱患，縮短故障處理周期，提高運行安全裕度，促使配電網轉向更好的運行狀態，賦予配電網自愈能力。

本發明的技術方案包括一種基于智能電網的配電網自愈控制系統，其特征在于，該系統包括：可視模塊，用于周期性對配電網狀態進行辨識，進而根據辨識結果生成對應的控制方案，還包括對配電網拓撲圖進行實時展示；風險模塊，用于對配電網風險指標進行計算及預測，創建對應的風險規則庫并生成預防控制方案，進一步，當出現風險時使用界面對風險狀態進行展示；模擬模塊，用于基于對配電網參數進行設置，模擬配電網風險狀態，進一步啟用所述風險模塊對模擬配電網風險狀態進行評估；決策模塊，用于對配電網的性能進行評價，并根據不同的評價提供對應的優化控制決策；參數模塊，用于提供人機交互界面對所述可視模塊、風險模塊、模擬模塊及決策模塊參數進行人工自定義設置，還用于對計算結果進行查看。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，該系統還包括：可以基于多種電網模型進行自愈控制，具體包括實時電網模型、未來電網模型及歷史電網模型。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，所述的可視模塊還包括：采集子模塊，用于在固定時間的一個周期內，對電網所處的狀態進行識別，根據狀態辨識結果，分別生成不同的控制方案，進一步使用顯示界面對狀態及告警信息進行顯示，其中電網狀態包括正常、風險、緊急、優化及恢復狀態；顯示子模塊，用于在可視界面對整個配電網絡的拓撲圖進行實時展示，并且對拓撲圖中正常數據點及異常數據點使用顯著標識進行區分；微網子模塊，用于允許分布式能源以微網形式接入，并當配網發生故障時，對配電網與微網實施隔離，使得微網形成供電孤島并向重要負荷供電。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，所述的風險模塊還包括：風險計算子模塊，用于計算配電網的風險指標，并對歷史風險指標建立風險規則庫，在未來對配電網進行計算風險指標時，從規則庫查找相應的風險規則并生成相應的控制方案，進一步還用于對未來的時間段進行風險預測；風險預覽子模塊，用于將不同的風險劃分為多個風險等級，所預覽的風險區域可以是配電網部分區域，還可以是全部區域，進一步，對風險區域使用明顯標識進行標注并定位。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，所述的模擬模塊還包括：用于基于所述參數模塊對配電網參數進行設置，進一步調整電網參數，使得電網參數模擬達到指定的風險狀態，進而進行相應的風險評估模擬及控制方案模擬。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，所述的決策模塊還包括：用于對配電網的安全性、供電能力、可靠性、經濟性、供電質量進行評估，根據評估結果生成對應的優化控制方案。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，所述的控制方案還包括：用于根據配電網所處的狀態生成對應的一個或/和控制方案，經過一個控制方案處理的配電網進一步執行下一個控制方案，直至配電網達到最優狀態。

本發明的技術方案還包括一種智能電網的配電網自愈控制系統，其特征在于，該方法包括：周期性對配電網狀態進行辨識，進而根據辨識結果生成對應的控制方案，還包括對配電網拓撲圖進行實時展示；對配電網風險指標進行計算及預測，創建對應的風險規則庫并生成預防控制方案，進一步，當出現風險時使用界面對風險狀態進行展示；基于對配電網參數進行設置，模擬配電網風險狀態，進一步啟用所述風險模塊對模擬配電網風險狀態進行評估；對配電網的性能進行評價，并根據不同的評價提供對應的優化控制決策；提供人機交互界面對所述可視模塊、風險模塊、模擬模塊及決策模塊參數進行人工自定義設置，還用于對計算結果進行查看。

進一步，該方法還包括：基于多種電網模型進行自愈控制，具體包括實時電網模型、未來電網模型及歷史電網模型。

根據所述的基于智能電網的配電網自愈控制系統，該方法還包括：在固定時間的一個周期內，對電網所處的狀態進行識別，根據狀態辨識結果，分別生成不同的控制方案，進一步使用顯示界面對狀態及告警信息進行顯示，其中電網狀態包括正常、風險、緊急、優化及恢復狀態；在可視界面對整個配電網絡的拓撲圖進行實時展示，并且對拓撲圖中正常數據點及異常數據點使用顯著標識進行區分；允許分布式能源以微網形式接入，并當配網發生故障時，對配電網與微網實施隔離，使得微網形成供電孤島并向重要負荷供電。

進一步，該方法還包括：計算配電網的風險指標，并對歷史風險指標建立風險規則庫，在未來對配電網進行計算風險指標時，從規則庫查找相應的風險規則并生成相應的控制方案，進一步還用于對未來的時間段進行風險預測；將不同的風險劃分為多個風險等級，所預覽的風險區域可以是配電網部分區域，還可以是全部區域，進一步，對風險區域使用明顯標識進行標注并定位。

進一步，該方法還包括：使用參數模塊對配電網參數進行設置，進一步調整電網參數，使得電網參數模擬達到指定的風險狀態，進而進行相應的風險評估模擬及控制方案模擬。

進一步，該方法還包括：對配電網的安全性、供電能力、可靠性、經濟性、供電質量進行評估，根據評估結果生成對應的優化控制方案。

進一步，其特征在于，該方法還包括：根據配電網所處的狀態生成對應的一個或/和控制方案，經過一個控制方案處理的配電網進一步執行下一個控制方案，直至配電網達到最優狀態。

本發明的有益效果為：風險預警，支持配電網在緊急狀態、恢復狀態、異常狀態、警戒狀態和安全狀態等狀態劃分及分析評價機制，為配電網自愈控制實現提供理論基礎和分析模型依據；校正控制，包括預防控制、校正控制、恢復控制、緊急控制，各級控制策略保持一定的安全裕度，滿足N-1準則； 具備相關信息融合分析的能力，在故障信息漏報、誤報和錯報條件下能夠容錯故障定位；支持配電網大面積停電情況下的多級電壓協調、快速恢復功能； 支持大批量負荷緊急轉移的多區域配合操作控制；自愈控制宜延伸至配電高電壓等級統一考慮。

附圖說明

圖1所示為根據本發明實施方式的結構框圖；

圖2所示為根據本發明實施方式的配網自愈控制圖；

圖3所示為根據本發明實施方式的配網自愈控制的處理流程圖；

圖4所示為根據本發明實施方式的風險評估圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。本發明的基于智能電網的配電網自愈控制系統和方法適用于配電網自愈處理。

圖1所示為根據本發明實施方式的結構框圖。具體如下A-H所示，

A.電網模型選擇,可以基于各種電網模型進行自愈控制，包括：

1)實時電網模型：指當前電網模型；

2）未來電網模型：指未來幾個月內將要投運的電網模型；

3）歷史電網模型：指歷史某一時刻的電網模型。

B.自愈狀態評估,包括

1）在每一個采集周期內，于后臺進行系統5種狀態（正常、優化、風險、緊急、恢復）的狀態辨識，根據狀態辨識結果，分別生成不同的控制方案。在前臺界面上給出整個系統當前狀態及各告警信息；

2）可以在主接線圖上看到整個配電網絡的拓撲情況。各節點（母線/開關/配變/主變）以數字形式實時顯示三相電壓、電流和功率因數的大小（根據狀態估計，判斷為合理數據的以正常顏色實時顯示，不合理的數據通過特殊顏色顯示），線路區段首末端以數字和箭頭方式顯示有功和無功和大小和方向，通過不同顏色顯示告警信息；

3）在分布式能源接入情況下，允許微網形式的運行，當配網發生故障時，通過自愈控制，實現微網與配電網分離，形成孤島并獨立地向其內部的重要負荷供電。

C.風險辨識、評估和預警,包括

1）可以計算風險指標；

2）可以根據風險指標計算結果以及對應的規則庫，判斷出所面臨風險的類型。

3）可以預測從現在起未來一段時間內配電網所面臨的風險情況。

4）可以根據風險類型辨識結果，生成相應的預防控制方案，供調度決策人員參考。

5）可以通過風險等級反饋在用戶界面上，并給出一定的告警信息（圖像、文字、聲音等報警信號），供調度決策人員參考；

6）可以對全網或局部電網的風險狀況進行集中辨識、判斷、定位以及預防控制。

7）可以將風險準確定位到局部，并可以根據局部風險狀況來反映全局風險情況。

8）可以在圖形上直接顯示風險區，也可以用彈出窗。

可預警的風險分為系統風險、節點風險及設備風險，涉及過負荷、過電壓、低電壓（電壓越限）、三相不平衡風險等方面的風險。

D.多區域配合操作控制

在變電站全站停電情況下，進行大批量負荷緊急轉移的多區域配合操作控制并驗證。

E.風險事件模擬,仿真態下，在設定好電網的相關參數，如環境參數、系統負荷、運行方式等，再在此基礎上，人工改變電網的某些參數，如負荷大小、變壓器分接頭位置等，來模擬電網的風險狀態，并啟動風險辨識模塊，進行風險辨識、評估和預警。

F優化控制決策,包括

1)對電網進行安全性評價，如：節點電壓水平、主變和線路負載率等。

2)對電網供電能力進行評價，如：容載比、線路間負荷轉移能力等。當供電能力不能滿足負荷需求時，根據負荷重要程度、產生的經濟社會效益以及歷史壓負荷情況，進行甩負荷。

3)對電網可靠性和供電質量進行評價，如：負荷點故障率、系統平均停電頻率、系統平均停電時間、電壓合格率等。

4)對電網經濟性進行評價，如：線損率和設備利用效率等。

5)根據上述評價，可以給出相應的優化控制方案。

G.參數設置，支持對各功能模塊算法中某些參數進行人工干預，如電網狀態評估規則、風險狀態辨識規則等。需要設置的參數內容請參見后文的說明。

H.界面顯示，提供人機界面，用于自愈系統各功能的計算參數設置、啟動運行、計算結果查看等。

圖2所示為根據本發明實施方式的配網自愈控制圖。用于表示在針對不同的配電網狀況時，采用不同的控制方案進行解決。通過設備狀態監視、穩定斷面監視、緊急預警、恢復控制、優化控制等5 個層次對電網薄弱環節進行分析，準確把握電網的監控要點，給出相應的事故處理和校正/優化策略。一般地，配電網運行狀態可以歸納為以下幾個階段：

（1）緊急狀態：指配電網中有故障發生，或有嚴重低電壓，或有嚴重過負荷，或有過負荷持續時間超出允許范圍，需繼電保護動作以防止運行繼續惡化時所處的狀態。

（2）恢復狀態：指對配電網的緊急狀態實施控制后，配電網的參數尚能符合運行約束條件，但存在失電負荷或供電孤島，此時配電網的運行狀態雖不再繼續惡化，但尚未確立正常運行狀態。

（3）異常狀態：指配電網中存在過負荷且持續時間在允許范圍內，電壓越限但未發生電壓失穩，或電力設備運行異常時所處的狀態。

（4）警戒狀態：指當前時刻尚無故障或異常發生，但需保持警戒的狀態。比如預測未來2小時內將發生過負荷事件，則向值班人員報警。

（5）安全狀態：指配電網各項運行參數正常，但有可能存在N-1的安全隱患，或者在受到某一個合理的預想事故擾動后不能完全滿足約束條件時所處的狀態。

（6）經濟狀態：指配電網穩定、安全、可靠運行，且在當前負荷水平下損耗低、運行成本小。

圖3所示為根據本發明實施方式的配網自愈控制的處理流程圖，用于表示順序使用不同的控制方案解決配網狀況的流程圖。通過設備狀態監視、穩定斷面監視、緊急預警、恢復控制、優化控制等5個層次對電網薄弱環節進行分析，準確把握電網的監控要點，給出相應的事故處理和校正/優化策略。

圖4所示為根據本發明實施方式的風險評估圖。用于表示風險評估的詳細處理過程。

以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，本發明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發明的技術效果，都應屬于本發明的保護范圍。在本發明的保護范圍內其技術方案和/或實施方式可以有各種不同的修改和變化。